diapositivas de instrumentacion y control trabajo 2.pptx

8/19/2019 DIAPOSITIVAS DE INSTRUMENTACION Y CONTROL TRABAJO 2.pptx

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INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y CONTROL

Prof. Nelson Alcázar

Realizado por: Antequera Carolina

Yovera MarianaRamos RicardoTirado Yuleidyeccion:!!" #n$. Petroqu%mica

Rep&'lica (olivariana de )enezuela

Ministerio del Poder Popular para la *efensa

n&cleo Cara'o'o+ e,tensi-n #sa'elica

Asi$natura: #nstrumentaci-n y Control


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INSTRUMENTOS

MECÁNICOSManómetros Columnas de líquidos


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MANÓMETROS DE PRESIÓN

ABSOLUTA

Man-metros de presi-n para determinar la presi-n a'soluta el vac%o o la presi-ndiferencial. encontrará man-metros de presi-n para aire y l%quidos as% como aparatosse$uros y con protecci-n del e,terior. Todos los aparatos están diri$idos por unmicroprocesador y $arantizan alta precisi-n y fia'ilidad. u 'reve tiempo de respuesta ysu carcasa resistente al polvo y a las salpicaduras de a$ua /acen de estos aparatosinstrumentos id-neos para el sector industrial o para investi$aci-n y desarrollo. 0,isten

m&ltiples ran$os de medici-n 1encontrará el aparato apropiado para cada aplicaci-n2.


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MANÓMETRO DE TUBO EN U

i cada rama del man-metro se conecta a distintas fuentes de presi-n el nivel del l%quidoaumentara en la rama a menor presi-n y disminuirá en la otra. 3a diferencia entre los niveles esfunci-n de las presiones aplicadas y del peso espec%fica del l%quido del instrumento. 0l área de lasecci-n de los tu'os no influyen el la diferencia de niveles. Normalmente se fi4a entre las dosramas una escala $raduada para facilitar las medidas.3os tu'os en 5 de los micro man-metros se /acen con tu'os en 5 de vidrio cali'rado deprecisi-n un flotador metálico en una de las ramas y un carrete de inducci-n para se6alar laposici-n del flotador. 5n indicador electr-nico potencio m7trico puede se6alar cam'ios de

presi-n /asta de !.!8 mm de columna de a$ua. 0stos aparatos se usan solo como patrones dela'oratorio.


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MANÓMETRO DE TINTERO

5na de las ramas de este tipo de man-metro tiene un diámetro man-metro relativamentepeque6o9 la otra es un deposito. 0l área de la secci-n recta del deposito puede ser /asta8!! veces mayor que la de la rema man-metro con lo que el nivel del deposito no oscila demanera aprecia'le con la man-metro de la presi-n. Cuando se produce un peque6o desnivelen el dep-sito se compensa mediante a4ustes de la escala de la rama man-metro. 0ntonceslas lecturas de la presi-n diferencial o manom7trica pueden efectuarse directamente en laescala man-metro. 3os 'ar-metros de mercurio se /acen $eneralmente del tipo de tintero.


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MANÒMETRO DE POZO

0n este tipo de man-metro una de las columnas del tu'o en ;5; /a sido sustituida por unreservorio o pozo de $ran diámetro de forma tal que la presi-n diferencial es indicada&nicamente por la altura del l%quido en la rama no eliminada del tu'o ;5;. 5n e4emplo esmostrado en la fi$ura < 1a2.=i$ura 1a2 Man-metro de pozo 1'2 Man-metro de tu'o inclinado


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MANÒMETRO DE TUBOINCLINADO

e utiliza para mediciones de presiones diferenciales peque6as. 0n este tipo deman-metro la rama del tu'o de menor diámetro esta inclinada con el o'4eto de o'teneruna escala mayor ya que en este caso / > 3 sen ?


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MANÓMETRO DE TIPO CAMPANA

0ste tipo de sensor es una campana invertida dentro de un recipiente que contiene un l%quidosellante. 3a campana está parcialmente sumer$ida en el l%quido. 3a se6al de mayor presi-n seaplica so're el interior de la campana invertida9 la se6al de menor presi-n se aplica so're elinterior del recipiente que contiene el l%quido. 0l movimiento vertical de la campana esproporcional al diferencial de presi-n. Para un 'alance estático puede utilizarse la si$uienteecuaci-n:*onde:@r : Constante del resorte

/ : *esplazamiento de la campana A : rea del interior de la campanaP"+P8 : *iferencial de presi-n


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MANÓMETROS

DE INDUSTRIAManómetros en la Industria


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MANÓMETROS DE COLUMNA

Man-metros de columna para presi-n vac%o y presi-n diferencial.Columna inclinada con tres escalas de

8! B " y ! mmca. Columna en ;5; escalas de ! B ! B ! mmca. /asta 8!! ++ ! B8!! mmca.

Columna directa escalas ! D"! mmca /asta! B 8E!! mmca. 3%quido medidor: ilicona tetra'romuro - mercurio.


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MANÓMETROS DE STANDARD

Man-metros de muelle tu'ular serie standard en diámetros E!!F


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MANÓMETROS DE BAJA PRESIÓN

Man-metros a cápsula serie (AJA PR0#IN. 0n diámetros F


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MANÓMETROS DIGITALES

Man-metros di$itales con sensor inte$rado o independiente. Ran$os de ! B


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INSTRUMENTOS

ELÁSTICOS


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TUBO BOURDONFuncionan bajo el siguiente principio mecánico: un tubo enrollado, cerrado por un

extremo, tiende a enderezarse cuando por el otro extremo del tubo se le aplica un gaso líquido bajo presión. Cuando el enrollado Coil se diserta correctamente ! el materialutilizado tambi"n es el correcto, la de#ormación que su#re el tubo, debido a la presiónaplicada, es altamente repetiti$a, pudiendo el sensor ser calibrado para producirprecisiones que en muc%os casos alcanzan &,&'( del span. )al como se muestra en la#igura *, el mo$imiento del extremo libre del tubo +ourdon se con$ierte, por medio deengranajes ! eslabones, en un mo$imiento proporcional de una aguja o una plumilla del

indicador o registrador. l mo$imiento de tubo +ourdon tambi"n puede ser acopladoelectrónicamente a un transmisor o transductor. Materiales de construcción: los tubos+ourdon pueden #abricarse de $arios materiales, entre tos cuales se tiene: aceroinoxidable -/ ! *&-, Cobre +erilio, 0 Monel, Monel ! +ronce Fos#orado. l materialseleccionado determina tanto el rango como la resistencia del tubo a la corrosión. 1orejemplo, un tubo espiral de bronce es adecuado para presiones %asta -&& psig, mientrasque uno de acero, puede manejar presiones de %asta *.&&& psig.


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TUBO BOURDON TIPO “C”

e utilizan principalmente para indicaci-n local en medidores de presi-n que estánconectados directamente so're recipientes de proceso y tu'er%as.


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TUBO BOURDON EN ESPIRAL

e construyen enrollando el tu'o de secci-n transversal plana en una espiral de variasvueltas en vez de formar un arco de "!O como en el tipo CQ. 0ste arre$lo da al espiral unmayor $rado de movimiento por unidad de cam'io en la presi-n si se compara con el tu'o(ourdon tipo ;C;.


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TUBO BOURDON HELICOIDAL

e construye de forma similar al tu'o en espiral pero enrollando el tu'o en forma/elicoidal.


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FUELLES

5n fuelle puede definirse como un tu'o fle,i'le el cual cam'ia su lon$itud de acuerdo a lapresi-n aplicada. 0ste cam'io de lon$itud es muc/o mayor que el que se o'tendr%a si seutilizara un tu'o (ourdon de las mismas caracter%sticas. 0n muc/as aplicaciones el fuelle see,pande muy poco pero la fuerza que produce es si$nificativa.


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DIAGRAMAS0l principio de operaci-n es similar al de los fuelles pero su construcci-n es diferente. 0ldiafra$ma es un disco fle,i'le $eneralmente con corru$aciones conc7ntricas tal como semuestra en la fi$ura a. 3os diafra$mas pueden ser metálicos y no metálicos. 0ntre losmateriales com&nmente más utilizados se encuentran: 'ronce co're+'erilio aceroino,ida'le Monel neopreno siliconas y tefl-n. 0l diafra$ma puede ser utilizadoindependientemente como un sensor de presi-n pero tam'i7n es componente 'ásico deun elemento conocido como cápsulaQ. =i$ura .'. 5na cápsulaQ está formada por dosdiafra$mas unidos alrededor de su periferia. 0,isten dos tipos de cápsulas: conve,as en

las cuales la orientaci-n de las corru$aciones de los dos diafra$mas es opuesta9 y tiponidoQ 1nested2 donde la orientaci-n de las corru$aciones coincide. 3a cápsula dediafra$ma es utilizada por los transmisores neumáticos y electr-nicos de diferencial depresi-n.


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INSTRUMENTOS

ELECTROMECÁNICOS Y ELECTRÒNICOS


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MEDIDORES DE ESFUERZO

3os transductores de presi-n tipo train Ha$e proporcionan un medio conveniente y confia'lepara medir presi-n de $ases y l%quidos. on especialmente adecuados para ser utilizados ensistemas viscosos y corrosivos.


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TRANSDUCTORES DE PRESIÒN

RESISTIVOS

0stos transductores operan 'a4o el principio de que un cam'io en la presi-n produce uncam'io en la resistencia del elemento sensor. 0stán constituidos por un elemento elástico1tu'o (ourdon fuelle diafra$ma2 el cual /ace variar la resistencia de un potenci-metroen funci-n de la presi-n. 3a fi$ura muestra dos tipos de transductores resistivos. 0n unode ellos el elemento sensor lo constituye un fuelle y el otro un diafra$ma. 5n tipo detransductor resistivo en el cual no se utiliza un elemento elástico como sensor.


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TRANSDUCTORES DE PRESIÓN

CAPACITIVOS

un sensor de presi-n que utiliza capacitancias en vez de resistencias como elementos delpuente de S/eatstone. 0n este caso el elemento sensor es un diafra$ma que está encontacto con la presi-n del proceso. Cuando la presi-n aplicada produce una defle,i-n enel diafra$ma la capacitancia del elemento cam'ia en proporci-n a la presi-n aplicada9 yaque la capacitancia es funci-n del material diel7ctrico entre las placas del capacitor y delas distancias entre las placas. 0ste cam'io en la capacitancia produce un cam'io en lase6al de volta4e d.c. del circuito del puente. 0sta variaci-n de volta4e se convierte en unase6al estándar de E+"! mA.


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MAGNÉTICOS0,isten dos tipos los de inductancia varia'le y los de reluctancia varia'le.+ Transductores de Inductancia Variable: 5tilizan una 'o'ina con un n&cleoma$n7tico m-vil. 3a inductancia en la 'o'ina var%a proporcionalmente se$&n laposici-n que ocupe el n&cleo dentro de la 'o'ina. *e este modo variaciones depresi-n so're el sensor producen cam'ios en la posici-n del n&cleo lo que a la vezori$ina un cam'io en la inductancia 1fi$ura 8"2. 0ste tipo de sensor /a venido siendoutilizado para detectar peque6os desplazamientos de cápsulas y otros instrumentos.+ Transductores de Reluctancia Variable: 0n este caso e,iste un electroimán que

crea un campo ma$n7tico dentro del cual se mueve una armadura de materialma$n7tico. 0l circuito ma$n7tico se alimenta de una fuerza ma$netomotriz constantede este modo al variar la presi-n en el sensor var%a la posici-n de la armaduraproduci7ndose un cam'io en la reluctancia y por lo tanto el flu4o ma$n7tico. 3os dostipos de transductores ma$n7ticos utilizan como sensor un elemento elástico y circuitosel7ctricos constituidos por un puente de S/eatstone.


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PIEZOELÉCTRICOS

3a piezoelectricidad se define como la producci-n de un potencial el7ctrico de'ido a lapresi-n so're ciertas sustancias cristalinas como el cuarzo titanato de 'ario etc. 0n unsensor piezoel7ctrico la presi-n aplicada so're varios cristales producen una deformaci-nelástica.


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MEDIDORES


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VERTEDERO CON FLOTADOR


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VERTEDEROS consiste en un flotador u'icado en el

seno del l%quido y conectado ale,terior del estanque indicandodirectamente el nivel so're una escala$raduada. 0s el modelo más anti$uo yel más utilizado en estanques de $rancapacidad tales como los de petr-leo

y $asolina. Tiene el inconveniente deque las partes m-viles estáne,puestas al fluido y puedenromperse además el flotador de'emantenerse limpio.

Medidor de nivel de tiodesla!a"iento: consiste en unflotador parcialmente sumer$ido en ell%quido y conectado mediante un 'razoa un tu'o de torsi-n unido r%$idamenteal estanque. *entro del tu'o y unido asu e,tremo li're se encuentra una

varilla que transmite el movimiento de$iro a un transmisor e,terior alestanque. 0l tu'o de torsi-n secaracteriza fundamentalmente porqueel án$ulo de rotaci-n de su e,tremoli're es directamente proporcional a la#uerza aplicada.


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TURBINA

2os medidores de turbina tienen un rotor de aspa que puede girar libremente cuando el #luidolo empuja, entonces la $elocidad de rotación de la turbina es proporcional a la $elocidad del#luido. 1ara determinar el n3mero de re$oluciones de la turbina el medidor consta de undispositi$o captador que genera un impulso el"ctrico cada $ez que un álabe de la turbina pasa#rente a "l.xactitud (4ml #luido debe ser limpio ! poco abrasi$o.5ir$e para líquidos ! gases.4ariabilidad del rango -&:6o se utiliza para control.7enera una caída de presión apreciable, pero menor que la 1.8.


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MEDIDOR DE

FLUJO

Sistema Medidor

Medidores de flujovolumétrico

Presión diferencial-Medidores conectados a tubo U o a

elementos de fuelle o diafragma

Placa Orificio

Tobera

Tubo Venturi

Tubo Pitot y Tubo Annubar

Área variable ot!metrosVelocidad Turbina

Ultrasonido

Tensión inducida Magnético

"es#la$amiento #ositivo ueda oval% &elicoidal

Torbellino 'Vorte() Medidor de frecuencia

*uer$a Placas de im#acto

Medidores de flujo m!sico Térmico "iferencia de tem#eratura ensondas de resistencia

+oriolis Tubo en vibración


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MEDIDOR DE FLUJO

Al aplicar el teorema de (ernoulli a una tu'er%a /orizontal con una o'strucci-n como semuestra en la fi$ura 8 se o'tiene:

Considerando flu4o

incomprensi'le ycontinuidad

&cg,

vcg

Pc&a

g,va

gPa ,, ++

⋅ρ=++

⋅ρ

g,

vcvc

g

PcPa ,,−=

⋅ρ

−

vcAcvaAa ⋅=⋅

vc"

dvc

AaAc

va,

,=⋅=

"d=β

( )g,

vcvcgP

,,, ⋅β−=

⋅ρ∆

ρ

∆⋅⋅= P,

-vc

⋅β−

=./

/-


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MEDIDOR DE ORIFICIO

xactitud 9-(4m

Requerimientos:0spesor apro,. 8GQ. e utiliza en r7$imen tur'ulento Re"!!!!

3a relaci-n Uma,Umin V <

No se de'en utilizar con fluidos a'rasivos o que arrastren part%culas s-lidas.

Cali'raci-n:0l parámetro β se esta'lece entre !."+!. para tu'er%as entre "Q y 18+β"2 ∆P y se encuentra entre1!.8+!.F2L de la ∆P causada por el orificio. 0stas p7rdidas disminuyen a medida que β aumenta.


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Tipos de tomas:•Tomas de Esquina: 3os orificios estáticos se perforan uno corriente

arri'a y otro corriente a'a4o de la 'rida /aciendo que las a'erturasqueden tan cerca como sea posi'le de la placa orificio.•Tomas de Radio: 3os orificios estáticos se localizan a un diámetro detu'er%a corriente arri'a y a W diámetro de tu'er%a corriente a'a4o con

relaci-n a la placa.Tomas de Tubería: 3os orificios estáticos se localizan a "W diámetrosde tu'er%a corriente arri'a y a G diámetros de tu'er%a corriente a'a4ocon relaci-n a la placa. Calibración:

0l parámetro β se esta'lece entre !."+!. para tu'er%as entre "Q y 18+β"2∆P y se encuentra entre 1!.8+!.F2L de la ∆P causada por el orificio.0stas p7rdidas disminuyen a medida que β aumenta.

•Tomas de Brida: 3os orificios estáticos se u'ican a ".E mm 18 in.2corriente arri'a y a ".E mm 18 in.2 corriente a'a4o con relaci-n a la placa.

•Tomas de Vena Contracta: 0l orifico estático corriente arri'a quedaentre W y " diámetros de tu'er%a desde la placa. 3a toma corriente a'a4ose localiza en la posici-n de presi-n m%nima.


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*esventa4as:0l coeficiente de descar$a puede cam'iar con el tiempo de'ido al des$aste y laacumulaci-n de suciedad.e puede o'struir y reducir el diámetro del orificio. Para evitar esto se utilizanorificios e,c7ntricos y se$m7ntales

)enta4as:0s econ-mico.0l !L de los medidores de caudal utilizados en la industria son P.I.


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TOBERA

0,actitud !.+8.L)mRequerimientos:Muy similar P.I3a relaci-n Uma,Umin es F!L mayor que en la P.I.Cali'raci-n:0l parámetro β se esta'lece entre !."+!. para tu'er%as entre "Q y


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TUBO VENTURI

0,actitud !.L)mRequerimientos:No se ve afectado por part%culas s-lidas o 'ur'u4as.3a relaci-n Uma,Umin es F!L mayor que en la P.I.Cali'raci-n:0l parámetro β se esta'lece entre !."+!. siendo el valor más com&n !.*e'ido a su forma aerodinámica la p7rdida permanente de presi-n es de alrededor del8L de la ∆P causada por el instrumento.*esventa4as:0s muc/o más costosa que la P.I.)enta4as:3a p7rdida permanente de presi-n es muc/o menor que la que ocasionan el orificio y lato'era.


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TUBO VENTURI VS PLACA ORIFICIO

Comparaci-n entre la placa orificio y el tu'o )enturi: 5na placa orificio puede sustituirse fácilmente para a4ustarse a diferentes ratas deflu4o el diámetro del )enturi es fi4o entonces el ran$o de medici-n está limitado por laca%da de presi-n causada por el )enturi.

3a placa orificio $enera una $ran p7rdida permanente de presi-n de'ido a la presenciade remolinos a$uas a'a4o del orificio la forma del )enturi previene la formaci-n deremolinos lo cual reduce enormemente la p7rdida permanente de presi-n.

0l orificio es econ-mico y fácil de instalar el )enturi es costoso y de'e ser

cuidadosamente dise6ado. 5na placa orificio se puede reemplazar fácilmente mientrasque un )enturi está dise6ado para in


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MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

0,actitud 8.L)m No se utiliza para $ases 0l fluido de'e ser l%quido limpio y de'e poseer cierta viscosidad. e utiliza como totalizador. 0n el 8!L de las aplicaciones industriales Tiene 'a4a fricci-n y es de 'a4o mantenimiento. Icasiona una p7rdida permanente de presi-n .


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MEDIDORES DE ULTRASONIDO

0stos medidores utilizan emisores y receptores de ultrasonido situados ya sea dentro ofuera de la tu'er%a son 'uenos para medir l%quidos altamente contaminados o corrosivosporque se instalan e,teriormente a la tu'er%a. 3os medidores tienen una e,actitud de K!La K L y una varia'ilidad del ran$o entre "!:8 a :8 con escala lineal.


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Medidor de ultrasonido or di#erencia de tie"os$0n este caso se dispone de uno o mas pares de transmisores+receptores de

ultrasonido colocados diametralmente opuestos formando un án$ulo 1X2 con ele4e de la tu'er%a. 0l principio de medici-n se 'asa en medir la diferencia en eltiempo que tarda en via4ar una onda de ultrasonido a$uas a'a4o con respecto altiempo que le toma en via4ar a$uas arri'a.0n los medidores de /az m&ltiple se mide la velocidad del fluido en diversosplanos y se o'tiene un promedio.0ste medidor opera con $ases y l%quidos pero presenta me4or desempe6o en$ases.

http://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avihttp://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avi


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Medidor de ultrasonido por efecto *oppler.0n este caso se proyectan ondas de ultrasonido a lo lar$o del fluido y se mide elcorrimiento de frecuencia que e,perimenta la se6al de retorno al refle4arse el

sonido en part%culas contenidas en el fluido. 0l m7todo está limitado por lanecesidad de part%culas en suspensi-n como 'ur'u4as o part%culas s-lidas en lacorriente l%quida pero permite medir al$unos caudales de fluidos dif%ciles talescomo mezclas $as+l%quido fan$os entre otros. Tienen las venta4as de que noposeen partes m-viles no a6aden ca%da de presi-n ni distorsionan el modelo delfluido. Ipera con $ases y l%quidos.


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MEDIDOR MAGNÉTICO

0,actitud !.L)m No es intrusivo. e utiliza en tu'er%as de diámetro $rande. e utiliza para fluidos limpios y sucios en flu4o laminar y tur'ulento. 0l fluido de'e ser conductor el7ctrico. 3a tu'er%a de'e ser de plástico en la secci-n

donde se coloca el medidor. Requiere de altos costos de instalaci-n y mantenimiento.


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MEDIDOR TIPO VORTEX

5n medidor de flu4o es t%picamente construido de acero ino,ida'le o de astelloy eincluye el cuerpo de c/oque un sensor de v-rtice y un transmisor electr-nico.

0,actitud: 3%quidos !.L)m $ases 8L)m0s intrusivoe de'e utilizar con fluidos limpios y poco a'rasivos en tu'er%as de diámetro entre 8yFQ.)aria'ilidad del ran$o 8:8 ":8.uscepti'le a vi'raciones. .Iperan con 'a4o consumo de ener$%a y requieren de pocomantenimiento.